Определение пластичности глиныПод пластичностью затворённых водой глин принято понимать их способность под действием нагрузки деформироваться без разрыва сплошности (образования трещин), принимать любую форму и сохранять её после прекращения действия нагрузки. Пластичность глин более всего зависит от их дисперсности и от минералогического состава. Чем более дисперсна глина, тем выше её пластичность. Монтмориллонитовые глины более пластичны, чем каолинитовые. Способность глин при затворении водой образовывать пластичные массы широко используются в промышленности при формовании изделий: раскатке пласта керамической массы в тела вращения, продавливании пластичной массы через мундштук ленточного пресса и т.д. Наряду с относительно сложными методиками, основанными на непосредственном измерении напряжений и деформаций в глиняных массах, наиболее распространена оценка пластичности глин по косвенным признакам.
Определение числа пластичности по методу Аттерберга-Васильева Метод определения «числа пластичности» (ГОСТ 21216.93) основан на следующей практически наблюдаемой закономерности: чем пластичнее глина, тем шире интервал влажности, при котором проявляется её пластичность. Верхний предел влажности, при котором глина сохраняет пластические свойства, называют «границей текучести». При дальнейшем повышении влажности глиняная масса теряет способность сохранять форму – она течёт. Нижний предел влажности глины, обладающий пластическими свойствами, называют «границей раскатывания». Ниже этого предела глина приобретает хрупкие свойства. Разность между влажностями глиняной массы в состояниях «границы текучести» и «границы раскатывания» количественно характеризует пластичность и называется «числом пластичности». Число пластичности П вычисляют по формуле:
П = Wт – Wр, (13) Где Wт – влажность массы, соответствующая границе текучести, %; Wр – влажность массы, соответствующая границе раскатывания,%. Выполнение испытаний Границу текучести (верхний предел пластичного состояния) определяют на приборе конструкции А.М. Васильева или при помощи балансирного конуса (рис. 4).
Прибор Васильева состоит из металлической станицы (1), в обойме (6) которой может свободно перемещаться в вертикальном направлении цилиндрический стержень (5). На стержне укреплён диск (2) с углублением, в которое устанавливается фарфоровая чашка (3),закрепляемая резиновым держателем (4). Дно фарфоровой чашки должно иметь сферическую форму и при освещении электрической лампой просвечиваться. Стержень(5) может быть зафиксирован с помощью винта (7) на определённой высоте от опорной плиты (10), представляющей собой стальной круг с резиновой прокладкой. Винт (8) служит для закрепления ограничительного кольца (9), с помощью которого регулируют высоту подъёма стержня. Для выполнения анализа от лабораторной пробы глины отбирают навеску массой не менее 50 г, измельчают (не растирая) до полного прохождения через сито с отверстиями 0,5 мм. Пробу помещают в фарфоровую чашку, куда при непрерывном помешивании добавляют воду до образования густой однородной пластичной массы. Глиняную массу равномерно распределяют по дну чашки слоем толщиной 10 – 15 мм и разрезают металлическим шпателем на две равные части так, что бы зазор между ними имел в верхней части ширину 2,5 – 3 мм, а по дну чашки – 1 мм. Чашку устанавливают на верхний Диск прибора Васильева и закрепляют держателем. Стержень прибора, на котором крепится диск, должен быть поднят на высоту 75 мм от опорной плиты и закреплён винтом – фиксатором. После этого стержень освобождают так, чтобы он свободно (под действием собственной массы) падал на опорную плиту. При ударе масса в чашке встряхивается, и просвет между её частями уменьшается. Масса соответствует границе текучести, если после третьего удара разрезанный пласт по дну чашки соединяется. Другой прибор для определения границы текучести (рис. 4. б) состоит из металлического конуса 1 с отполированной поверхностью. Общая высота конуса – 25 мм. Угол при вершине – 300. На высоте 10 мм от вершины на конус нанесена круговая метка 2. Балансирное приспособление, состоящее из стального коромысла 3 и двух металлических грузов 4, служит для того, чтобы конус погружался в глиняную массу вертикально. Общая масса конуса с балансирным приспособлением 76 ±0,2 г. Глиняной массой заполняют чашу 5 диаметром 40 и глубиной не менее 20 мм, поверхность массы заглаживают вровень с краями. Чашу устанавливают на подставку 6 и подводят к поверхности массы балансирный конус (слегка смазанный вазелином). Если конус по прошествии 5 сек., опускаясь под действием собственной массы, погрузился до круговой метки, - консистенция глиняной массы соответствует границе текучести. Определение границы раскатывания состоит в следующем. К оставшейся от предыдущего определения массе добавляют немного сухой глины, смесь тщательно перемешивают и раскатывают вручную на стекле или мраморной доске в жгут диаметром 3 мм. Если при этой толщине жгут сохраняет пластические свойства и не рассыпается, его собирают в комок и снова раскатывают (высокопластичные массы раскатывают предварительно на гипсовой доске или фильтрованной бумаге). Раскатывание следует довести до тех пор, пока тонкий жгут из подсыхающей массы не начнёт рассыпаться на кусочки длинной 3 – 10 мм. После получения необходимой консистенции масс, соответствующих границе раскатывания, отбирают пробы (не менее 10 г), помещают в предварительно высушенные и взвешенные фарфоровые тигли, взвешивают и высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при 105 – 110 0С. Результаты записываются в лабораторный журнал по форме 1, рассчитывают абсолютную и относительную влажности и число пластичности. Таблица 10. Результаты определения числа пластичности Оренбургской глины
Влажность рассчитывается по формулам: Wотн =
Wабс = где Wотн.- относительная влажность; Wабс.- абсолютная влажность; m,m1,m2 – масса соответственно высушенного тигля, тигля с влажной и тигля с сухой навеской. Число пластичности: П=Wт-Wр=23,69-9,57=14,12 % По числу пластичности глину относят к определённой группе пластичности в соответствии с классификацией ГОСТ 9169 – 75 (табл. 1). Таблица 11. Классификация глин по пластичности
По данным испытаний получили число пластичности П=14. Можно сделать выводы о том, что глина умеренно-пластичная.
Таблица 12. Результаты определения числа пластичности Оренбургской глины с добавкой 10 % Нижне-Увельской глины
Число пластичности: П=Wт-Wр=24,03-11,35=13 % По данным испытаний получили число пластичности П=13. Можно сделать выводы о том, что глина умеренно-пластичная.
Таблица 13. Результаты определения числа пластичности Оренбургской глины с добавкой 20 % Нижне-Увельской глины
Число пластичности: П=Wт-Wр=26,24-11,35=15 % По данным испытаний получили число пластичности П=15. Можно сделать выводы о том, что глина умеренно-пластичная. Определение пластичности по методу Пфефферкона -Хаазе В технологии керамики существует много методов оценки пластичности глин и керамических масс. Все эти методы делят на 2 группы: прямые и косвенные. Косвенные методы не могут оценить одновременно пластичность и формовочную способность глин и ПМК (пластичных керамических масс). В качестве примера метода косвенной оценки пластичности служит метод Васильева. При определении пластичности глин по методике определяют число пластичности – П, которое представляет собой разность относительной влажности той же глины, определённой при пределе раскатывания в жгут. Как видно из этого метода, при оценке пластичности по Васильеву, речь о деформации ПМК – не идёт. В этом плане значительно больший интерес для оценки пластичности дают прямые методы. Они основаны на измерении того усилия, при котором глинистое тело начинает пластически деформироваться, претерпевая необратимый сдвиг. В качестве прямого метода оценки пластичности ниже описан метод Пфефферкорна – Хаазе. Для определения пластичности в данном случае используют прибор ударного действия. Схема прибора приведена на рис.5. Пользуясь этим прибором производят измерение степени деформации образца под влиянием сжимающего усилия, развиваемого прибором. На приборе Пфефферкорна деформация обрзца пластичной керамической массы осуществляется падающим с высоты Н0 = 185 мм диском со штоком. Масса диска со штоком составляет 1,2 кг. Для установки диска 5 и штока 4 на высоте 185 мм служит замок 7. Образец 11, предназначенный для испытания, устанавливается на наковальню 8, горизонтальное выравнивание которой осуществляется винтовыми опорами 9.
Рис.5. Схема прибора Пфефферкорна.
Обозначению на рис.: 1 – основание, 2 – стойка, 3 – кронштейн, 4 – шток, 5 – диск, 6 – втулка, 7 – замок, 8 – наковальня, 9 – регулируемые винтовые опоры, 10 – отвес 11 – образец для испытани Берут 400 г сухой молотой глины или ПКМ и готовят из неё 5-6 образцов сильно различающейся влажности в пределах от 18 до 32% (относительная влажность). Для изготовления образцов используют металлическую обечайку (обойму), которая помогает формовать образцы высотой 40 мм и внутренним диаметром 35 мм. Сформованные образцы маркируют и устанавливают в эксикатор над водой на 30 мин для снятия внутренних напряжений. Наковальню 8 и нижнюю поверхность диска 5 смазывают керосином или машинным маслом. На наковальню 8 устанавливают один из сформованных образцов. Поворачивая шток 4 в замке 7 опускают шток с диском 5 на образец. При свободном падении штока 4 и диска 5 с высоты 185 мм на образец, происходит деформация образца. Затем диск со штоком поднимают в исходное положение и фиксируют замком 7. Деформированный образец снимают с наковальни 8 и в трёх точках измеряют его высоту после деформации. Для определения величины деформации берут средний результат.
|
* 100, % (14)
* 100, % (15)
